JP3741478B2

JP3741478B2 - ガイド光方向設定装置

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Publication number: JP3741478B2
Application number: JP06127196A
Authority: JP
Inventors: 文夫大友; 邦広林
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1996-03-18
Filing date: 1996-03-18
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2016-03-18
Also published as: JPH09257479A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、方向を認識するためのガイド光を出射するガイド光発生装置から出射されたガイド光を視準方向に合致させることによりそのガイド光の出射方向を規定するガイド光方向設定装置に関し、特にトンネル掘削作業への応用が可能なガイド光方向設定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地上から一定深さの箇所にコンクリート製のヒューム管、金属製の鋼管等のパイプを敷設する工法として、地上から一定深さの箇所に配管用の溝を掘ってパイプを敷設するオープンカット工法、地上から一定深さの箇所に配管用のトンネルを掘ってパイプを順次圧入接続する掘削推進工法が知られているが、これらの工法では、そのパイプの敷設方向を定めるために測量が実施される。
【０００３】
図１はそのパイプの敷設方向を定めるためのガイド光方向設定装置の従来例を示し、その図１において、１は立て坑穴、２は地表ＧＬに設置されたセオドライト等の測量機、３は地表から一定深さの箇所に設置された測量機である。地表ＧＬには下げ振り装置としての吊架用フレーム４が設置され、この吊架用フレーム４には２本のワイヤとしてのピアノ線５を介して重錘６が吊架されている。その２本のピアノ線５はその重錘６によって互いに平行に張設される。重錘６はピアノ線５の横振れ、縦振れ等の揺動を防止するために、粘性の高い油等の液体７に浸漬されている。作業者はパイプ敷設計画に従って視準方向Ｌを定め、その２本のピアノ線６、６が重なって１本に見えるように吊架用フレーム４を操作し、これにより視準方向を含む仮想面が形成される。測量機３は例えばセオドライト又はレベル等からなる。測量機３でピアノ線が重なって見えるように視準を調整すれば、地上と地下の視準方向は一致し、視準方向が掘削方向となる。また、測量機３の視準方向に一致したガイド光発生装置を設ければ、ガイド光の方向が掘削方向となる。これにより、この測量機３の視準方向又はガイド光に基づいてトンネル８の掘削作業を行えば、計画に従ったパイプ敷設が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、測量機３又はガイド光発生装置に基づいた方向と視準方向Ｌとを下げ振り装置を利用して合致させる従来の方向設定装置では、この装置が大掛かりとなると共に、その視準方向又はガイド光の方向と視準方向Ｌとを合致させて掘削方向を設定する作業にも手間が掛かる。また、この従来の方向設定装置では、最近の道路事情からして立て坑穴の大きさが制約され、２本のピアノ線５、５の間隔として規定される基線長を自由に大きくとれないので、地表ＧＬから立て坑穴１への測量の写し替え、立て坑穴１からトンネル８への測量の写し替えを行うと、累積誤差が大きくなるという問題もある。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、小型化を図りかつ方向を認識するためのガイド光の出射方向と測量の視準方向とを容易かつ迅速に合致させることができ、しかも累積誤差の小さいガイド光方向設定装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のガイド光方向設定装置は、方向を定めるガイド光を発するガイド光発生装置と、視準方向に基づいてガイド光の方向を定める視準方向設定装置とから成り、前記ガイド光発生装置は、ガイド光の出射方向に対応して線状に拡大される検出光を出射する検出光出射光学系と、反射された検出光を検出する検出手段とを有し、前記視準方向設定装置は、検出光を前記ガイド光発生装置に向けて反射するように前記視準方向に対応して配置された再帰反射板を有し、更に前記ガイド光発生装置は、前記再帰反射板により反射された検出光を検出する検出手段の出力に基づきガイド光の出射方向を前記視準方向に合致させる回動手段を有し、前記ガイド光発生装置に向けて反射する前記再帰反射板は、前記視準方向を境にして対称に配置される一対の再帰反射板が前記視準方向設定装置の回転中心を境に対称位置に二組あり、前記一対の再帰反射板に検出光を往復させて得られる検出信号によりガイド光の出射方向を前記視準方向に合致させることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載のガイド光方向設定装置は、請求項１に記載のガイド光方向設定装置において、検出光が円偏光であり、いずれか一方の前記一対の再帰反射板には４分の１波長板が重ねて設けられ、前記検出手段には再帰反射板からの反射光と前記４分の１波長板が設けられた再帰反射板からの反射光とを分離する偏光ビームスプリッタが設けられ、該偏光ビームスプリッタで分離されたそれぞれの反射光を受光する受光素子が設けられ、前記回動手段は前記受光素子の検出出力に基づいてガイド光の出射方向を前記視準方向に合致させることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載のガイド光方向設定装置は、請求項１に記載のガイド光方向設定装置において、検出光が円偏光であり、前記一対の再帰反射板の視準方向を境にした一方に４分の１波長板が重ねて設けられ、前記検出手段には再帰反射板からの反射光と前記４分の１波長板が設けられた再帰反射板からの反射光とを分離する偏光ビームスプリッタが設けられ、該偏光ビームスプリッタで分離されたそれぞれの反射光を受光する受光素子が設けられ、前記回動手段は前記受光素子の検出出力に基づいてガイド光の出射方向を前記視準方向に合致させることを特徴とする。
【００１５】
請求項１ないし請求項３に記載の発明によれば、検出手段が再帰反射板により反射された検出光を受光し、回動制御手段はその検出手段の検出出力に基づいてガイド光の出射方向が視準方向に合致するように検出光出射光学系を自動的に回動制御する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
【００１８】
【実施形態１】
図２、図３は本発明に係わるガイド光方向設定装置の概略図を示し、１０は立て坑穴、１１は地表ＧＬに設置されたセオドライト等の測量機（視準方向設定装置）、１２はガイド光発生装置であり、ガイド光発生装置１２にはここではパイプレーザー装置が用いられている。測量機１１は立て坑穴１０上に渡された仮構造物に載置され、ガイド光発生装置１２は測量機１１の真下に設置され、図示を略す鉄板には測量機１１の真下に例えば穴が形成されている。
【００１９】
測量機１１により視準方向Ｌが定められる。その図２、図３において、符号１３は視準用望遠鏡を示している。ガイド光発生装置１２は、図３に示すように、方向を認識するためのガイド光としてのレーザー光Ｐを出射するガイド光出射光学系１４とガイド光の出射方向に対応して線状に延びる線状検出光Ｋを出射する検出光出射光学系１５とを有する。ガイド光出射光学系１４はレーザー光源１６とコリメータレンズ１７とから大略構成される。検出光出射光学系１５はレーザー光源１８とコリメータレンズ１９とシリンドリカルレンズ２０とから大略構成されている。検出光出射光学系１５は鉛直方向にレーザー光Ｐ´を出射する。そのレーザー光Ｐ´はコリメータレンズ１９により平行光束とされる。
【００２０】
コリメータレンズ１９とシリンドリカルレンズ２０との間には絞り板ＳＰが設けられている。絞り板ＳＰは図３（ロ）に示すように線状検出光Ｋが延びる方向に長く延びるスリットＳＬを有する。このスリットＳＬはレーザー光Ｐ´を回折させる役割を果たし、図３（ハ）はその回折パターンを示す。レーザー光Ｐ´はスリットＳＬにより回折された後、シリンドリカルレンズ２０に導かれる。シリンドリカルレンズ２０はそのレーザー光Ｐ´をガイド光の出射方向に対応して線状に延びる線状検出光Ｋを形成する役割を果たすもので、レーザー光Ｐ´をガイド光の出射方向に線状に拡大するパワーを有する。線状検出光Ｋは、スリットＳＬの回折作用により輝度が高くてスリットＳＬの延びる方向に細長く延びる鮮明な線状光Ｌ０となる。図３（ハ）において、符号ＣＥはその輝度の高い線状光Ｌ０の強度分布を示している。シリンドリカルレンズ２０とコリメータレンズ１９との間に挿入する絞り板ＳＰのスリットＳＬは長方形に限らず、同種の効果を奏する絞りであれば良い。
【００２１】
シリンドリカルレンズ２０の頂部中央には、図４に拡大して示すように、平行平面部２１が形成されている。この平行平面部２１を透過する線状検出光Ｋによりスポット光Ｓが形成される。このスポット光Ｓは光軸中心、即ち、球心を規定する役割を果たす。そのスポット光Ｓは測量機１１の球心望遠鏡２２により確認され、これにより測量機１１の回転中心と検出光出射光学系１５の光軸とが合致される。測量機１１にはこれと一体に一対の拡散板２３が間隔を開けて設けられている。一対の拡散板２３を結ぶ直線Ｑの方向は視準方向Ｌと平行である。一対の拡散板２３は線状検出光Ｋ（線状光Ｌ０）を検出してガイド光Ｐの出射方向を規定する検出手段としての役割を果たす。なお、球心望遠鏡の前に拡散板を設け、間接的にレーザースポットを視準するように構成すれば、より確認が容易となる。
【００２２】
拡散板２３、２３には、図５に示すように、基準目盛り２４、２４が形成されている。前述の直線Ｑはこの基準目盛り２４、２４の頂点を結ぶことにより得られる。線状検出光Ｋ（線状光Ｌ０）はその拡散板２３、２３上に投影される。作業者はその拡散板２３に投影された線状検出光Ｋ（線状光Ｌ０）を視認しながら、線状検出光Ｋ（線状光Ｌ０）が基準目盛り２４に合致するようにガイド光発生装置１２を回動させる。これにより、ガイド光Ｐの出射方向と視準方向Ｌとを合致させることができる。図３においては、シリンドリカルレンズ２０の形状が凸レンズであるが、凹レンズであっても良い。シリンドリカルレンズ２０の形状が凸レンズの場合焦点を結ぶが、凹レンズの場合、焦点を結ばないで線状に拡大することになる。
【００２３】
図６、図７は本発明が適用されるガイド光発生装置１２としてのパイプレーザー装置の詳細構成を示し、この図６、７において、３０は外フレームである。その外フレーム３０には吊りフレーム３１（光学系の本体ともいう）が固定されている。その吊りフレーム３１の内側には水平方向に軸心を有する一対の球面座３２が対峙して形成されている。ガイド光出射光学系１４の一部を構成する筺体３３の両側面には球面軸部３４が形成されている。その球面軸部３４は球面座３２に嵌合され、これにより筺体３３は三軸方向に回動可能である。その球面軸部３４はその先端が球面座３２に係合する球面形状とされ、その基部が円柱形状とされている。その円柱部には揺動フレーム３５が回動可能に設けられている。各球面軸部３４には水平方向で互いに反対方向に突出するピン３６、３７が設けられている。外フレーム３０にはピン３６の側に左右回転駆動ユニット３８が設けられ、ピン３７の側に捻転ユニット３９が設けられている。筺体３３の後端にはピン４０が突設され、外フレーム３０にはこのピン４０を介して俯迎させる俯迎ユニット４１が設けられている。
【００２４】
左右回転駆動ユニット３８は吊りフレーム３１に固定されたギヤボックス４２、ギヤボックス４２から水平方向に突出するガイドシャフト４３、ガイドシャフト４３と平行に延びるスクリュシャフト４４、スクリュシャフト４４に螺合すると共にガイドシャフト４３に摺動自在に嵌合されたスライダ４５、スクリュシャフト４４をギヤボックス４２を介して回転駆動する左右調整用のモータ４６を有する。スライダ４５にはピン３６に摺動自在に係合する係合ピン４７が立設され、このピン３６は係合ピン４７に常時当接するように図示を略すスプリングにより付勢されている。モータ４６を回転駆動すると、スクリュシャフト４４が回転され、スライダ４５が水平方向に変位され、このスライダ４５の水平方向の変位が係合ピン４７を介してピン３６に伝達され、これにより、筺体３３（ガイド光出射光学系１４）が揺動フレーム３５と一体に左右方向に回動される。
【００２５】
捻転駆動ユニット３９は吊りフレーム３１に固定されたギヤボックス４８、このギヤボックス４８から鉛直下方に垂設されたガイドシャフト４９、このガイドシャフト４９と平行に延びるスクリュシャフト（図示を略す）、このスクリュシャフトに螺合されると共にガイドシャフト４９に摺動自在に嵌合されたスライダ５０、そのスクリュシャフトを回転駆動する捻転用のモータ５１を有する。スライダ５０にはピン３７に摺動自在に係合する係合ピン５２が立設されている。ピン３７は係合ピン５２に常時当接するようにスプリング５３により下方に付勢されている。モータ５１を回転駆動すると、スクリュシャフトが回転され、これによりスライダ５０が上下方向に変位され、このスライダ５０の上下方向の変位が係合ピン５２を介してピン３７に伝達され、筺体３３（ガイド光出射光学系１４）が揺動フレーム３５と一体に捻転回動される。
【００２６】
俯迎駆動ユニット４１は外フレーム３０にブラケット５４を介して固定されたギヤボックス５５、このギヤボックス５５から鉛直方向に垂設されたガイドシャフト５６、このガイドシャフト５６と平行に延びるスクリュシャフト（図示を略す）、このスクリュシャフトに螺合されると共にガイドシャフト５６に摺動自在に嵌合されたスライダ５７、そのスクリュシャフトを回転駆動する俯迎用のモータ５８を有する。スライダ５７にはピン４０に摺動自在に係合する係合ピン５９が立設されている。ピン４０は係合ピン５９に常時当接するようにスプリング６０により下方に付勢されている。モータ５８を回転駆動すると、スクリュシャフトが回転され、これによりスライダ５７が上下方向に変位され、このスライダ５７の上下方向の変位が係合ピン５９を介してピン４０に伝達され、筺体３３（ガイド光出射光学系１４）が揺動フレーム３５と一体に俯迎される。
【００２７】
揺動フレーム３５の後端側にはピン３６と平行に延びるピン６１が突設されている。このピン６１を介して筺体３３（ガイド光出射光学系１４）を揺動フレーム３５に対して相対回転させてガイド光出射光学系１４の水平方向に対する角度を設定する角度設定ユニット６２が筺体３３の側面に設けられている。この角度設定ユニット６２は筺体３３の側面に固定されたギヤボックス６３、このギヤボックス６３から鉛直方向に立設されたガイドシャフト６４、このガイドシャフト６４と平行に延びるスクリュシャフト６５、このスクリュシャフト６５に螺合されると共にガイドシャフト６４に摺動自在に嵌合されたスライダ６６、スクリュシャフト６５をギヤボックス６３を介して回転駆動する角度設定用のモータ６７を有する。スライダ６６にはピン６１に摺動自在に係合する係合ピン６８が突設されている。ピン６１は係合ピン６８に常時当接するようにスプリング６８により下方に付勢されている。モータ６７を駆動すると、スライダ６６が上下方向に変位し、スライダ６６の上下方向の変位が係合ピン６８を介してピン６１に伝達され、揺動フレーム３５を筺体３３に対して俯迎させる。この発明の実施の形態では、球面座を用いて３軸方向に自在の構成としているが、捻転動作を除けばジンバル構造でもよい。通常、捻転方向の回転はガイド光発生装置１２を設置するときに手動で行っている。
【００２８】
このパイプレーザー装置によるガイドレーザー光Ｐの傾斜の設定手順を述べる。装置を概略平行に設置し、作動させると、後述する傾斜センサ７６とガイドレーザー光Ｐが水平になるように角度設定ユニット６２、俯迎ユニット４１が調整作動し、基準位置である水平にセットされる。この水平を基準とし、角度設定ユニット６２により揺動フレーム３５を設定角度とは逆の方向に傾斜させる。これにより角度設定ユニット６２が傾いた状態となる。次に、俯迎ユニット４１により傾斜センサ７６が水平になるように、角度設定ユニット６２ごと傾斜させると、設定角度にガイドレーザー光Ｐが傾斜する。ただし、この設定方法は傾斜センサ７６の角度検出範囲が狭い場合であって、検出角度が広い傾斜センサの場合には直接傾斜させる構成とすることもできる。
【００２９】
検出光出射光学系１５はここでは光源ユニット６９とシリンドリカルレンズ２０とからなっている。絞りＳＬは、ここでは、シリンドリカルレンズ２０の背面に設けられている。光源ユニット６９は揺動フレーム３５の下部に設けられている。その光源ユニット６９はその揺動フレーム３５の互いに対向する壁面の一方に設けられたレーザー光源７０、その壁面の他方にレーザー光源７０に対向させて設けられた反射ミラー７１、レーザー光源７０と反射ミラー７１との間に設けられたビームスプリッタ７２、ビームスプリッタ７２とレーザー光源７０との間に配置されたコリメータレンズ１９とから概略構成される。ビームスプリッタ７２はレーザー光源７０を鉛直方向に上下に分割する役割を有する。上方のみにビームを出射する場合は、ビームスプリッタ７２に代えて反射ミラーとしても良い。
【００３０】
なお、揺動フレーム３５、吊り下げフレーム３１、外フレーム３０の上下には鉛直方向に出射するレーザー光Ｐ´（線状検出光Ｋ）を通過させる透孔７３、７４、７５がそれぞれ形成されている。また、揺動フレーム３５の上面にはガイド光の出射方向の傾斜を検出する傾斜センサ７６、傾斜センサ７６と直交する傾斜センサ７６´が設けられている。更に、外フレーム３０の前面にはガイド光を通過させる透孔７７が形成されている。外フレーム３０の下部には支持脚７８が設けられて、外フレーム３０の水平方向位置出しの粗調整を行うことができるようになっているが、ガイド光発生装置１２を図２に示すスタンドに取り付ける場合には、支持脚７８は必ずしも必要ではない。
【００３１】
以上、実施形態１においては、検出光出射光学系１５をガイド光発生装置１２に設け、拡散板２３を測量機１１に設ける構成としたが、拡散板２３をガイド光発生装置１２に設け、検出光出射光学系１５を測量機１１に設ける構成としても良い。この場合、線状検出光Ｋは視準方向Ｌに長く延びることになり、検出手段としての拡散板２３はガイド光Ｐの出射方向に対応して設置されることとなる。また、実施形態１では、絞り板ＳＰをコリメートレンズ１９とシリンドリカルレンズ２０との間に設ける構成としたが、絞り板ＳＰをシリンドリカルレンズ２０の前方に設けても良い。
【００３２】
【実施形態２】
図８は検出手段に一対の反射鏡１００Ａ、１００Ｂを設ける構成としたものである。この反射鏡１００Ａ、１００Ｂは線状検出光Ｋを２回反射させることにより線状検出光Ｋが延びる方向を鏡像反転させる反射系を構成している。視準方向Ｌと線状検出光Ｋの延びる方向とが一致した場合には、反射鏡１００Ａにより先に反射され、次に反射鏡１００Ｂにより反射されて拡散板２３に到達する線状検出光Ｋ１の方向と、反射鏡１００Ｂにより先に反射され、次に反射鏡１００Ａにより反射されて拡散板２３に到達する線状検出光Ｋ２の方向とが図８（ロ）に示すように一致するが、線状検出光Ｋが図８（ハ）に示すように視準方向Ｌに対して角度θだけずれているとすると、線状検出光Ｋ１が反射鏡１００Ａにより反射され、反射鏡１００Ｂにより反射された際に、その線状検出光Ｋ１の延びる方向が空間的に鏡像反転される。符号Ｋ１´はその空間的に鏡像反転された線状検出光を示している。線状検出光Ｋ２が反射鏡１００Ｂにより反射され、反射鏡１００Ａにより反射された際も同様である。従って、拡散板２３には反射鏡１００Ａ、１００Ｂの２回反射により視準方向Ｌに対して鏡像反転された線状検出光Ｋ１´、Ｋ２´が線状検出光Ｋ１、Ｋ２と共に到達することとなり、線状検出光Ｋ１、Ｋ２の延びる方向と線状検出光Ｋ１´、Ｋ２´の延びる方向との角度を確認することにより視準方向Ｌに対する線状検出光Ｋの延びる方向を２倍の精度で確認できる。
【００３３】
【実施形態３】
図９、図１０は本発明に係わるガイド光設定装置の実施形態３の説明図であって、測量機１１には視準方向Ｌを境に対称に配設された一対の再帰反射板１０１Ａ、１０１Ｂが設けられている。この一対の再帰反射板１０１Ａ、１０１Ｂは検出光出射光学系１５の光軸Ｏ１を境に対称位置に二組設けられているが、一方の組の再帰反射板１０１Ａ、１０１Ｂはマスクされており、ここでは使用されていない。検出光出射光学系１５はコリメートレンズ１９とシリンドリカルレンズ２０との間に穴空きミラーＨＭを有し、符号ＨＯはその穴部を示している。レーザー光Ｐ´はその穴部ＨＯを通ってシリンドリカルレンズ２０により線状光束Ｋとされて、再帰反射板１０１Ａ、１０１Ｂに導かれる。再帰反射板１０１Ａ、１０１Ｂの構造は例えば特開平７−８３６５６号公報により公知であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
線状光束Ｋはその再帰反射板１０１Ａ、１０１Ｂにより反射されて、反射光束Ｋ´となり、再帰反射板１０１Ａ、１０１Ｂへの入射方向と同方向に戻り、検出光出射光学系１５に達する。その反射光束Ｋ´は穴開きミラーＨＭの反射面により反射されて集光レンズ１０２に向けられる。集光レンズ１０２はその反射光束Ｋ´を受光素子に受光される。その受光素子１０３の受光出力は回動制御手段１０４に入力される。
【００３５】
回動制御手段１０４は図７に示すモータ４６を回転制御する役割を有する。モータ４６を等速往復回転させると、図９（イ）に示すように、線状光束Ｋが例えば、角度θの範囲で振られることになり、線状光束Ｋはこの角度θで振られる間に再帰反射板１０１Ａ、１０１Ｂにより反射され、この反射光束Ｋ´が受光素子１０３により受光される。その受光素子１０３の検出出力ｑ１、ｑ２が図９（ハ）に示されている。検出光出射光学系１５の光軸Ｏ１が視準方向Ｌに一致しているとした場合、線状光束Ｋ１を往復して振らせることにより得られた時間ｔ１と時間ｔ２とを平均することにより得られた時間ｔｍに基づきモータ４６の駆動時間を設定すると、これにより、自動的に線状光束Ｋを視準方向Ｌに合致させることができ、ガイド光Ｐを視準方向Ｌに合致させることができる。モータ４６がエンコーダ付である場合には、エンコーダのパルス信号を角度に換算して視準方向に合致させることができる。
【００３６】
【実施形態４】
図１１、図１２は本発明に係わるガイド光設定装置の実施形態４の説明図であって、この実施形態４では、測量機１１に視準方向Ｌを境に対称に配設された一対の再帰反射板１０１Ａ、１０１Ｂからなる二組が使用される。検出光出射光学系１５には、直線偏光のレーザー光Ｐ´を円偏光に変換し円偏光を直線偏光に変換する４分の１波長板１０５がシリンドリカルレンズ２０と穴開きミラーＨＭとの間に設けられている。一対の再帰反射板１０１Ａ、１０１Ｂの一方の組には図１１（イ）、図１１（ロ）に示すように、円偏光の線状光束Ｋ（レーザー光Ｐ´）の回転方向を逆方向に変換する４分の１波長板１０６が設けられている。直線偏光のレーザー光Ｐ´は穴開きミラーＨＭの穴部ＨＯを通って４分の１波長板１０５に導かれ、この４分の１波長板１０５により例えば光線進行方向に対して右回りの円偏光とされて、４分の１波長板１０６が設けられている側の再帰反射板１０１Ａ、１０１Ｂの組により反射された線状検出光Ｋと４分の１波長板１０６が設けられていない側の再帰反射板１０１Ａ、１０１Ｂの組に導かれる。４分の１波長板１０６が設けられている側の再帰反射板１０１Ａ、１０１Ｂの組により反射された線状検出光Ｋはその偏光方向が４分の１波長板を通過する際に光線進行方向に対して左回り（逆方向）に変換される。４分の１波長板１０６が設けられていない側の再帰反射板１０１Ａ、１０１Ｂの組により反射された線状検出光Ｋの偏光方向は光線進行方向に対して右回りのままである。この右回りの円偏光を有する反射光束Ｋ´と左回りの円偏光を呈する反射光束Ｋ´とが検出光出射光学系１５に向かって戻ることになる。その左回りの円偏光の反射光束Ｋ´と右回りの円偏光の反射光束Ｋ´とは４分の１波長板１０５を通過することにより直線偏光に変換されるが、互いに直交する直線偏光となる。この互いに直交する直線偏光を呈する反射光束Ｋ´は穴開きミラーＨＭに戻り、検出手段の一部を構成する偏光ビームスプリッタ１０７に至る。この偏光ビームスプリッタ１０７は互いに直交する直線偏光の反射光束Ｋ´を分離し、一方の光束は集光レンズ１０２Ａに向けて透過され、他方の光束は集光レンズ１０２Ｂに向けて反射され、受光素子１０３Ａ、１０３Ｂにそれぞれ受光される。その受光素子１０３Ａ、１０３Ｂの検出出力は回動制御手段１０４に入力される。その受光素子１０３Ａの検出出力ｑ１、ｑ２と受光素子１０３Ｂの検出出力ｑ１´、ｑ２´とが図１１（ハ）に示されている。線状光束Ｋ１を往復して振らせることにより得られた時間ｔ１と時間ｔ２とを平均することにより得られた時間ｔｍと時間ｔ１´と時間ｔ２´とを平均することにより得られた時間ｔｍ´との平均に基づきモータ４６の駆動時間を設定すると、実施形態３と同様に、自動的に線状光束Ｋを視準方向Ｌに合致させることができ、ガイド光Ｐを視準方向Ｌに合致させることができる。この実施形態４によれば、二組の再帰反射板の検出出力に基づきガイド光Ｐを視準方向Ｌに合致させることにしたので、実施形態３の場合に較べて、その合致精度を向上させることができる。モータ４６がエンコーダ付の場合には時間に替えて角度で求めることができる。また、図１３に示すように、光軸Ｏ１を境に対称に２個の円弧板状の再帰反射面１０１´、１０１´を設け、視準方向Ｌを境にその一方側に、４分の１波長板１０６´、１０６´を設ける構成とすれば、４分の１波長板が設けられている箇所からの線状検出光Ｋの反射光束Ｋ´に基づく検出出力と４分の１波長板が設けられていない箇所からの線状検出光Ｋの反射光束Ｋ´に基づく検出出力とは、線状検出光Ｋが視準方向Ｌに丁度
【００３７】
跨っている場合（符号ＫＬで示す）には同じとなるので、その両検出出力の差を求めることにすれば、時間、角度によらず、視準方向Ｌを検出できる（詳細な構成は、特開平７−８３６５６号公報の段落
【００２３】から段落
【００３６】まで及び図４、図５を参照）。
【００３８】
なお、回動制御手段１０４を図示を略すリモートコントロール装置により制御することにすれば、遠隔操作が容易となる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明に係わるガイド光方向設定装置は、以上説明したように構成したので、小型化を図りかつ方向を認識するためのガイド光の出射方向と測量の視準方向とを容易かつ迅速に合致させることができ、しかも累積誤差を小さくできる。
【００４２】
また、請求項１ないし請求項３に記載の発明によれば、検出手段が再帰反射板により反射された線状検出光を受光し、回動制御手段はその検出手段の検出出力に基づいてガイド光の出射方向が視準方向に合致するように検出光出射光学系を自動的に回動制御するので、視準方向とガイドレーザー光の出射方向とを自動的に合致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パイプの敷設方向を定めるためのガイド光方向設定装置の従来例を説明するための図である。
【図２】本発明に係わるガイド光方向設定装置の概略図を示し、立て坑穴にパイプレーザー装置を設置し、その真上に測量機をセットしてパイプ敷設のためのトンネルの掘削作業を示す図である。
【図３】本発明に係わるガイド光方向設定装置の概略図を示し、（イ）はガイド光発生装置と測量機との光学的関係を説明するための図であり、（ロ）は絞り板の平面図、（ハ）はレーザー光の回折パターンである。
【図４】図３に示すシリンドリカルレンズの作用を説明するための部分拡大図である。
【図５】検出光出射光学系と検出手段との位置関係を示す図であって、ガイド光の出射方向と視準方向とを合致させる作業の説明図である。
【図６】本発明に係わるガイド光発生装置の詳細構成を示す図であって、正面方向から目視した断面図である。
【図７】本発明に係わるガイド光発生装置の詳細構成を示す図であって、側面方向から目視した部分断面図である。
【図８】本発明に係わるガイド光設定装置の実施形態２を示し、（イ）はその線状検出光の反射の概念図を示し、（ロ）は視準方向Ｌと線状検出光Ｋの線状が延びる方向とが一致している場合の反射系のシリンドリカルレンズに対する平面的位置関係を示し、（ロ）は視準方向Ｌと線状検出光Ｋの線状が延びる方向とが一致していない場合の反射系のシリンドリカルレンズに対する反射系の平面的位置関係を示している。
【図９】本発明の実施形態３の説明図であって、（イ）は再帰反射板の配設状態の説明図、（ロ）は検出光出射光学系と再帰反射板との関係を示す正面図、（ハ）は受光素子の検出出力の説明図である。
【図１０】図９（ロ）に示す検出光出射光学系と検出手段と回動制御手段との関係を示す概念図である。
【図１１】本発明の実施形態４の説明図であって、（イ）は再帰反射板の配設状態の説明図、（ロ）は検出光出射光学系と再帰反射板との関係を示す正面図、（ハ）は受光素子の検出出力の説明図である。
【図１２】図１１（ロ）に示す検出光出射光学系と検出手段と回動制御手段との関係を示す概念図である。
【図１３】再帰反射板の配設状態の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１２…ガイド光発生装置
１４…ガイド光出射光学系
１５…検出光出射光学系
２３…拡散板（検出手段）
Ｌ…視準方向
Ｋ…線状検出光
Ｐ…ガイド光
Ｐ´…レーザー光
ＳＰ…絞り板
ＳＬ…スリット

Claims

方向を定めるガイド光を発するガイド光発生装置と、視準方向に基づいてガイド光の方向を定める視準方向設定装置とから成り、前記ガイド光発生装置は、ガイド光の出射方向に対応して線状に拡大される検出光を出射する検出光出射光学系と、反射された検出光を検出する検出手段とを有し、前記視準方向設定装置は、検出光を前記ガイド光発生装置に向けて反射するように前記視準方向に対応して配置された再帰反射板を有し、更に前記ガイド光発生装置は、前記再帰反射板により反射された検出光を検出する検出手段の出力に基づきガイド光の出射方向を前記視準方向に合致させる回動手段を有し、
前記ガイド光発生装置に向けて反射する前記再帰反射板は、前記視準方向を境にして対称に配置される一対の再帰反射板が前記視準方向設定装置の回転中心を境に対称位置に二組あり、前記一対の再帰反射板に検出光を往復させて得られる検出信号によりガイド光の出射方向を前記視準方向に合致させることを特徴とするガイド光方向設
定装置。
検出光が円偏光であり、いずれか一方の前記一対の再帰反射板には４分の１波長板が重ねて設けられ、前記検出手段には再帰反射板からの反射光と前記４分の１波長板が設けられた再帰反射板からの反射光とを分離する偏光ビームスプリッタが設けられ、該偏光ビームスプリッタで分離されたそれぞれの反射光を受光する受光素子が設けられ、前記回動手段は前記受光素子の検出出力に基づいてガイド光の出射方向を前記視準方向に合致させることを特徴とする請求項１に記載のガイド光方向設定装置。
検出光が円偏光であり、前記一対の再帰反射板の視準方向を境にした一方に４分の１波長板が重ねて設けられ、前記検出手段には再帰反射板からの反射光と前記４分の１波長板が設けられた再帰反射板からの反射光とを分離する偏光ビームスプリッタが設けられ、該偏光ビームスプリッタで分離されたそれぞれの反射光を受光する受光素子が設けられ、前記回動手段は前記受光素子の検出出力に基づいてガイド光の出射方向を前記視準方向に合致させることを特徴とする請求項１に記載のガイド光方向設定装置。